(57)【要約】【課題】利得効率の向上と励起光の有効利用による省電力、かつ制御性の良い増幅特性を有する光増幅器【解決手段】伝送路用シングルモードファイバ（ＳＭＦ）と比較して利得効率の高い高非線形ファイバ５を用いたラマン増幅器４によって信号光を増幅し、ラマン増幅器で余剰となった励起光を可変光減衰器１２によってレベル制御し注入励起したＥＤＦ増幅器６によって信号光をさらに増幅する。励起光の再利用とＥＤＦ増幅器への励起レベルの制御によって、省電力で制御性の良い増幅特性をもつ光増幅器が得られる。【選択図】      図１
2005019501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源からの出力光によって励起される第１の光増幅器を透過して後なお残留する残留励起光のレベルを可変制御し、
前記レベルが可変制御された光によって第２の光増幅器を励起する、
ことを特徴とする光増幅器の励起方法。
【請求項２】
励起光源からの出力光によって励起される第１の光増幅器を透過して後なお残留する残留励起光のレベルを可変制御し、
前記レベルが可変制御された光によって、前記第１の光増幅器の増幅光をさらに増幅する第２の光増幅器を励起する、
ことを特徴とする光増幅器の励起方法。
【請求項３】
励起光源からの出力光によって励起されて第１の被増幅光を増幅する第１の光増幅器を透過して後なお残留する残留励起光のレベルを可変制御し、
前記レベルが可変制御された光によって、第２の被増幅光を増幅する第２の光増幅器を励起し、
前記第１の光増幅器と前記第２の光増幅器を出力する増幅光を合流する、
ことを特徴とする光増幅器の励起方法。
【請求項４】
前記第１の光増幅器は、集中型光ファイバラマン増幅器であり、
前記第２の光増幅器は、希土類元素添加光ファイバ増幅器である、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光増幅器の励起方法。
【請求項５】
前記前記第１の光増幅器の光励起方法は、後方励起である、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光増幅器の励起方法。
【請求項６】
前記残留励起光のレベル制御は、可変光減衰器で行う、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の光増幅器の励起方法。
【請求項７】
前記集中型光ファイバラマン増幅器の増幅媒体は、高非線形ファイバを基体とする、
ことを特徴とする請求項４に記載の光増幅器の励起方法。
【請求項８】
前記希土類元素は、エルビウム元素である、
ことを特徴とする請求項４に記載の光増幅器の励起方法。
【請求項９】
前記高非線形ファイバは、光入出力端にスポットサイズ変換部を備える、
ことを特徴とする請求項８に記載の光増幅器の励起方法。
【請求項１０】
前記第１の被増幅光は、Ｌバンドの波長多重信号光であり、前記第２の被増幅光は、Ｃバンドの波長多重信号光である、
ことを特徴とする請求項３に記載の光増幅器の励起方法。
【請求項１１】
励起光源と、
前記光源からの出力光によって励起される第１の光増幅器と、
前記第１の光増幅器を透過して後なお残留する残留励起光のレベルを可変制御して出力する光レベル制御器と、
前記光レベル制御器の出力光によって励起される第２の光増幅器、
を備えることを特徴とする光増幅器ユニット。
【請求項１２】
励起光源と、
前記光源からの出力光によって励起される第１の光増幅器と、
前記第１の光増幅器を透過して後なお残留する残留励起光のレベルを可変制御して出力する光レベル制御器と、
前記光レベル制御器の出力光によって励起されて前記第１の光増幅器の増幅光をさらに増幅する第２の光増幅器、
を備えることを特徴とする光増幅器ユニット。
【請求項１３】
励起光源と、
前記光源からの出力光によって励起されて第１の被増幅光を増幅する第１の光増幅器と、
前記第１の光増幅器を透過して後なお残留する残留励起光のレベルを可変制御して出力する光レベル制御器と、
前記光レベル制御器の出力光によって励起されて第２の被増幅光を増幅する第２の光増幅器と、
前記第１の光増幅器と前記第２の光増幅器を出力する増幅光を合流する合流器を備える、
ことを特徴とする光増幅器ユニット。
【請求項１４】
さらに、入力波長多重信号光から波長分波された前記第１の被増幅光と前記第２の被増幅光に分離する分波器を備える、
ことを特徴とする請求項１３に記載の光増幅器ユニット。
【請求項１５】
前記第１の光増幅器は、集中型光ファイバラマン増幅器であり、
前記第２の光増幅器は、希土類元素添加光ファイバ増幅器である、
ことを特徴とする請求項１１乃至１４の何れかに記載の光増幅器ユニット。
【請求項１６】
前記前記第１の光増幅器の光励起方法は、後方励起である、
ことを特徴とする請求項１１乃至１５の何れかに記載の光増幅器ユニット。
【請求項１７】
前記光レベル制御器は、可変光減衰器である、
ことを特徴とする請求項１乃至１６の何れかに記載の光増幅器ユニット。
【請求項１８】
前記集中型光ファイバラマン増幅器の増幅媒体は、高非線形ファイバを基体とする、
ことを特徴とする請求項１５に記載の光増幅器ユニット。
【請求項１９】
前記希土類元素は、エルビウム元素である、
ことを特徴とする請求項１５に記載の光増幅器ユニット。
【請求項２０】
前記高非線形ファイバは、光入出力端にスポットサイズ変換部を備える、
ことを特徴とする請求項１８に記載の光増幅器ユニット。
【請求項２１】
前記第１の被増幅光は、Ｌバンドの波長多重信号光であり、前記第２の被増幅光は、Ｃバンドの波長多重信号光である、
ことを特徴とする請求項１３または１４の何れかに記載の光増幅器ユニット。
【請求項２２】
送信局と受信局の間を光伝送路と光中継器を交互に多段に接続してなる光伝送システムであって、
前記請求項１２に記載の光増幅器ユニットを前記光中継器内に備える、
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２３】
送信局と受信局の間を光伝送路と光中継器を交互に多段に接続してなる光伝送システムであって、
前記請求項１４に記載の光増幅器ユニットを前記光中継器内に備える、
ことを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバ増幅器に関し、とくにラマン光増幅と添加元素のエネルギー準位間の遷移に基づく光増幅の２つの異なる増幅機構を用いた光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
伝送システムの発達にともない、光中継器においてもこれまで以上の特性を求められている。その中で、一つの増幅方法としてラマン増幅が挙げられる。このラマン増幅はある波長の励起光から約１３ＴＨｚ高い波長の信号光を増幅するものであって、広い波長帯域で所望の波長を選んで増幅させることができるが、利得効率が悪く、光増幅器には向かないといわれていた。
上記の光ファイバ伝送路自体を増幅媒体として用いる分布型のラマン光増幅方式に対して、近年、高非線形ファイバを集中型のラマン光増幅媒体として用い、さらに希土類添加光ファイバによるエネルギー準位間の誘導放出遷移に基づく光増幅器とを組み合わせる方式が検討されている。図５は、典型的なその構成方法の例である。波長多重光信号の送信局（ＭＵＸ）と受信局（ＤＭＵＸ）の間の、伝送路上の光中継器内に高非線形ファイバを用いたラマン増幅器と希土類元素のＥｒを用いたＥＤＦ増幅器がある。高非線形ファイバの後方から励起レーザを、ＷＤＭカプラを通して高非線形ファイバに入射し、高非線形ファイバで信号光をラマン増幅させ、ラマン増幅器で増幅された信号光を、さらに次段のラマン増幅器励起用とは異なる光源で励起されたＥＤＦ増幅器に挿入して、さらに信号光の増幅を行っている。
この方式ではラマン増幅の短所である利得効率の改善はいくらかされたものの、それでも多くのラマン増幅用の励起光は増幅に使われることなく高非線形ファイバ外へと放出されている。
【０００３】
また、単一の励起光源によってラマン増幅とＥＤＦ増幅の２種類の増幅媒体を励起する多段光ファイバ増幅器が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この開示された技術は、ラマン増幅器にて余った励起光を単にＥＤＦ増幅器にも供しているに過ぎず、２つの増幅器による光増幅効果を効果的に利用するための工夫は施されていない。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−９１６８３号公報（第６−８頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような伝送システムにおける光増幅器のみならず実験用も含む単体装置の光増幅器にも広く内包されている課題に鑑みて成されたものであって、その目的とするところは、ラマン増幅器で用いられた励起光をＥＤＦ増幅器で再利用することで、ＥＤＦ増幅器に用いられる励起レーザの代用をすることができる、あるいはＥＤＦ増幅器に用いられる励起パワーを少なくすることができると同時に、入力波長数や入力レベルによって利得特性が変化しやすいＥＤＦ増幅器の増幅特性を最適に設定できる等、２つの増幅器による光増幅効果を効果的に利用し、制御性の高い光ファイバ増幅装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の光増幅器の励起方法は、励起光源からの出力光によって励起される第１の光増幅器を透過して後なお残留する残留励起光のレベルを可変制御し、レベルが可変制御された光によって第２の光増幅器を励起することを特徴とする。
また、本発明の光増幅器の励起方法は、励起光源からの出力光によって励起される第１の光増幅器を透過して後なお残留する残留励起光のレベルを可変制御し、レベルが可変制御された光によって、第１の光増幅器の増幅光をさらに増幅する第２の光増幅器を励起することを特徴とする。
また、本発明の光増幅器の励起方法は、励起光源からの出力光によって励起されて第１の被増幅光を増幅する第１の光増幅器を透過して後なお残留する残留励起光のレベルを可変制御し、レベルが可変制御された光によって、第２の被増幅光を増幅する第２の光増幅器を励起し、第１の光増幅器と第２の光増幅器を出力する増幅光を合流することを特徴とする。
第１の光増幅器は、集中型光ファイバラマン増幅器であり、第２の光増幅器は、希土類元素添加光ファイバ増幅器である。
第１の光増幅器の光励起方法は、後方励起である。
残留励起光のレベル制御は、可変光減衰器で行う。
集中型光ファイバラマン増幅器の増幅媒体は、高非線形ファイバを基体とする。希土類元素は、エルビウム元素である。
高非線形ファイバは、光入出力端にスポットサイズ変換部を備える。
第１の被増幅光は、Ｌバンドの波長多重信号光であり、第２の被増幅光は、Ｃバンドの波長多重信号光である。
【０００７】
また、本発明の光増幅器ユニットは、励起光源と、光源からの出力光によって励起される第１の光増幅器と、第１の光増幅器を透過して後なお残留する残留励起光のレベルを可変制御して出力する光レベル制御器と、光レベル制御器の出力光によって励起される第２の光増幅器を備えることを特徴とする。
また、本発明の光増幅器ユニットは、励起光源と、光源からの出力光によって励起される第１の光増幅器と、第１の光増幅器を透過して後なお残留する残留励起光のレベルを可変制御して出力する光レベル制御器と、光レベル制御器の出力光によって励起されて第１の光増幅器の増幅光をさらに増幅する第２の光増幅器、を備えることを特徴とする。
また、本発明の光増幅器ユニットは、励起光源と、光源からの出力光によって励起されて第１の被増幅光を増幅する第１の光増幅器と、第１の光増幅器を透過して後なお残留する残留励起光のレベルを可変制御して出力する光レベル制御器と、光レベル制御器の出力光によって励起されて第２の被増幅光を増幅する第２の光増幅器と、第１の光増幅器と第２の光増幅器を出力する増幅光を合流する合流器とを備えることを特徴とする。
さらに、入力波長多重信号光から波長分波された第１の被増幅光と第２の被増幅光に分離する分波器を備える。
第１の光増幅器は、集中型光ファイバラマン増幅器であり、第２の光増幅器は、希土類元素添加光ファイバ増幅器である。
第１の光増幅器の光励起方法は、後方励起である。
光レベル制御器は、可変光減衰器である。
集中型光ファイバラマン増幅器の増幅媒体は、高非線形ファイバを基体とする。希土類元素は、エルビウム元素である。
高非線形ファイバは、光入出力端にスポットサイズ変換部を備える。
第１の被増幅光は、Ｌバンドの波長多重信号光であり、第２の被増幅光は、Ｃバンドの波長多重信号光である。
【０００８】
また、本発明の光伝送システムは、送信局と受信局の間を光伝送路と光中継器を交互に多段に接続してなる光伝送システムであって、励起光源と、光源からの出力光によって励起される第１の光増幅器と、第１の光増幅器を透過して後なお残留する残留励起光のレベルを可変制御して出力する光レベル制御器と、光レベル制御器の出力光によって励起されて第１の光増幅器の増幅光をさらに増幅する第２の光増幅器を備える光増幅器ユニットを光中継器内に備えることを特徴とする。
また、本発明の光伝送システムは、送信局と受信局の間を光伝送路と光中継器を交互に多段に接続してなる光伝送システムであって、励起光源と、光源からの出力光によって励起されて第１の被増幅光を増幅する第１の光増幅器と、第１の光増幅器を透過して後なお残留する残留励起光のレベルを可変制御して出力する光レベル制御器と、光レベル制御器の出力光によって励起されて第２の被増幅光を増幅する第２の光増幅器と、第１の光増幅器と第２の光増幅器を出力する増幅光を合流する合流器と、入力波長多重信号光から波長分波された第１の被増幅光と第２の被増幅光に分離する分波器を備える光増幅器ユニットを光中継器内に備えることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の光中継器の第一の実施形態の構成並びに信号光のレベルダイヤによって動作を説明する図である。図１において、送信局１（ＭＵＸ）と受信局２（ＤＭＵＸ）の間の伝送路に光中継器３が配設され、光中継器３内には、高非線形ファイバ５を用いたラマン増幅器４とＥＤＦ増幅器６がある。ラマン増幅器４内では、高非線形ファイバ５の前方に送信局側の伝送路が接続、もしくはＭＵＸへの励起光逆流防止のための光アイソレータ７とラマン増幅に用いられた励起光を後方のＥＤＦ増幅器に送り込むためのＷＤＭカプラ８が送信局側伝送路との間に挿入されている。高非線形ファイバ５の後方から励起レーザ１０の出力光を、ＷＤＭカプラ９を通して高非線形ファイバ５に入射させ、高非線形ファイバ５でラマン増幅させている。高非線形ファイバ５を後方から通り抜けた残留の励起光はファイバ前方のＷＤＭカプラ８で分波された後、励起光光配線用の光ファイバ１１を通じ、可変光減衰器１２にてそのパワーが制御されて後方のＥＤＦ増幅器６に注入される。ＥＤＦ増幅器６は、ラマン増幅器で増幅された信号光を受けてさらに増幅をする。
【００１１】
残留励起光がＥＤＦＡ６に入力される前段に、可変光減衰器１２を設置している。これにより、励起レーザ１０から発せられた励起光が、高非線形ファイバ５を通ってラマン増幅を行った後、その残留励起光がＥＤＦＡに入力されるにあたり、その残留励起光を調節することが可能となり、ＥＤＦＡに対して最適な励起パワーを供給できるようになる。ＥＤＦ増幅器は、波長多重伝送の場合の信号光数の変化や信号光のパワーの増減等により、出力パワーにばらつきが生じ易いため、安定なＥＤＦＡによる増幅を行うためには、励起光を調節する手段が必要となる。そこで、本発明では、ＥＤＦＡの前段に可変光減衰器を設置することで、残留励起光のパワーを調整できるようにしている。この可変光減衰器は、残留励起光の経路に設置しているため、主信号光へ影響を与えることはない。
【００１２】
また、高非線形ファイバ５は、コアに添加されるＧｅ元素の添加濃度を高くし、また、コアとクラッドとの比屈折率差を大きくして有効断面積を小さくすることによって、非線形性を高めた光ファイバであり、伝送路に用いる通常の通信用単一モードファイバよりラマン増幅の利得効率が高められている。そして、伝送路の単一モードファイバとの接続損失を低減するために、両端にスポットサイズ変換部１３を備えている。
【００１３】
図１中に表記されている信号光のレベルと励起光のレベルを参照して、光中継器３の動作を説明する。
送信局側の伝送路から光中継器に入射される波長多重信号光の波長数を３波とし、そのトータル信号光パワーを−３ｄＢｍとする。この信号光の波長はそれぞれ短波側から１５７０ｎｍ、１５８０ｎｍ、１５９０ｎｍとする。この波長帯での光アイソレータ７、ＷＤＭカプラ８の挿入損失はともに約０．３ｄＢであり、従って高非線形ファイバ５に入射する信号光パワーは約−３．６ｄＢｍである。
高非線形ファイバ５に対して後方励起を行う励起レーザ１０の波長は、１４７０ｎｍ、１４８０ｎｍ、１４９０ｎｍとし、各波長のパワーは後述するが、高非線形ファイバ５に入力するトータル励起光パワーを４００ｍＷ（＋２６ｄＢｍ）に設定してある。また、高非線形ファイバ５は、ファイバ長は約３ｋｍにしてある。この長さは、励起光が高非線形ファイバ５に入射したとき、１５７０ｎｍ、１５８０ｎｍ、１５９０ｎｍの信号光がトータルで約１０ｄＢの利得を得られる長さに相当する。
信号光は高非線形ファイバ中でラマン増幅され、挿入損失がＷＤＭカプラ８と同様の約０．３ｄＢであるＷＤＭカプラ９を通ってラマン増幅器４を出射する。このときの出力パワーは（‐３．６ｄＢｍ）＋（１０ｄＢ）−（０．３ｄＢ）＝約＋６．１ｄＢｍである。この信号光はそのままＥＤＦ増幅器へ入射される。
【００１４】
一方、励起光パワーは、そのレベルダイヤグラムを図２に示すように、高非線形ファイバ５の後方にあるＷＤＭカプラ９の損失約０．３ｄＢを考慮し、１４７０ｎｍ励起光が約１３０ｍＷ、１４８０ｎｍ励起光が約１３０ｍＷ、１４９０ｎｍ励起光が約１７０ｍＷの３波・トータルで約４３０ｍＷとする。この励起光はその出力パワーを一定に制御しているものとする。高非線形ファイバ５の損失は波長１４００ｎｍ帯で約０．５ｄＢ／ｋｍであり、高非線形ファイバ長３ｋｍでは約１．５ｄＢの損失となる。したがって信号光を増幅した後、前方へと透過する励起光は（＋２６ｄＢｍ）−（１．５ｄＢ）＝＋２４．５ｄＢｍ＝約２８０ｍＷのパワーを持つ。ここで、高非線形ファイバ５前方のＷＤＭカプラ８で分波された透過励起光はこのＷＤＭカプラ８を通る際に約０．３ｄＢの損失を受け、後方にあるＥＤＦ増幅器に（＋２４．５ｄＢｍ）−（０．３ｄＢ）＝＋２４．２ｄＢｍ＝約２６０ｍＷのパワーを送り込むことができ、ＥＤＦ増幅器６の励起用の励起光として再利用することができる。
【００１５】
ここで、本発明では、ＥＤＦ増幅器内で励起光を利用する際には可変光減衰器１２にてそのパワーを制御している。前述の如く励起光のパワー制御を行うことにより、ＥＤＦＡで最適利得を得ることができ、励起光パワーが入りすぎることにより起こる非線形現象を防ぐことができる。
【００１６】
なお、上記の第１の実施形態の構成において、光アイソレータ７は光を一方向にのみに通すためのあらゆる素子・デバイスに置き換えることが可能である。
また、高非線形ファイバ前方のＷＤＭカプラ８は１４００ｎｍ帯の光と１５５０ｎｍ帯の光が合波された光を１４００ｎｍ帯と１５５０ｎｍ帯の２つに分離することのできるあらゆる素子・デバイスに置き換えることが可能である。
また、高非線形ファイバ後方のＷＤＭカプラ９は、１４００ｎｍ帯の光と１５５０ｎｍ帯の光を合波することのできるあらゆる素子・デバイスに置き換えることが可能である。
また、ＥＤＦ増幅器手前の励起光パワー制御用可変光減衰器１２は、光のパワー減衰量を自由に変えることのできるあらゆる素子・デバイスに置き換えることが可能である。
【００１７】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図３を参照して説明する。
図３において、Ｌ−Ｂａｎｄの信号光とＣ−Ｂａｎｄの信号光を波長多重して送信する送信局１（ＭＵＸ）と受信局２（ＤＭＵＸ）の間の伝送路に光中継器３が配設され、光中継器３内には、高非線形ファイバ５を用いたラマン増幅器４とＥＤＦ増幅器１６が配設されている。Ｌ−Ｂａｎｄの波長多重信号光をラマン増幅器４によって増幅し、Ｃ−Ｂａｎｄの信号光をＥＤＦ増幅器１６によって増幅する。
ラマン増幅器４は、集中型ラマン増幅媒体である高非線形ファイバ５と、励起レーザ１０と高非線形ファイバ５によって増幅されたＬ−Ｂａｎｄの信号光を透過し励起光を高非線形ファイバ５に対して後方励起するためのＷＤＭカプラ９と、伝送路を介してＭＵＸへの励起光逆流防止のための光アイソレータ７と、Ｌ−Ｂａｎｄの信号光とＣ−Ｂａｎｄの信号光を分離するＷＤＭカプラ１４と、ラマン増幅に用いられなお残留している励起光をＥＤＦ増幅器１６に送り込むためのＷＤＭカプラ８から構成されている。
ＷＤＭカプラ１４によって分離されたＣ−Ｂａｎｄ信号光は、ＥＤＦＡ増幅器１６に入力され、高非線形ファイバ５を後方から通り抜けた残留の励起光はファイバ前方のＷＤＭカプラ８で分波された後、励起光配線用の光ファイバ１１を通じ、可変光減衰器１２にてそのパワーが制御されてＥＤＦ増幅器１６に注入される。
【００１８】
この光中継器３の動作を説明する。
図３において、伝送路から光中継器に入射される信号光を今６波であるとし、この６波のトータル信号光パワーを０ｄＢｍ（−７．８ｄＢｍ／ｃｈ）とする。また、この信号光の波長はそれぞれ短波側から１５３０ｎｍ、１５４０ｎｍ、１５５０ｎｍ、１５７０ｎｍ、１５８０ｎｍ、１５９０ｎｍとする。この波長帯での光アイソレータ７と、Ｃ−Ｂａｎｄ光とＬ−Ｂａｎｄ光を分波するＷＤＭカプラ１４と、残留励起光を分離するＷＤＭカプラ８の挿入損失はともに約０．３ｄＢである。ＷＤＭカプラ１４によって、６波のうち短波側の３波と長波側の３波、すなわち短波側は１５３０ｎｍ、１５４０ｎｍ、１５５０ｎｍ（Ｃ−Ｂａｎｄ）の信号光、長波側の３波は１５７０ｎｍ、１５８０ｎｍ、１５９０ｎｍ（Ｌ−Ｂａｎｄ）の信号光のパワーは両Ｂａｎｄとも｛（０ｄＢｍ）−（０．３ｄＢ）｝−３ｄＢ＝−３．３ｄＢｍずつ分波される。さらに、ＷＤＭカプラ１４の損失０．３ｄＢを考慮すると、短波側の３波はＷＤＭカプラの後にあるＣ−Ｂａｎｄ  ＥＤＦ増幅器１６に−３．６ｄＢｍ（−８．１ｄＢｍ／ｃｈ）のパワーで入射し、長波側の３波は、ＷＤＭカプラ１４の後に続く励起光を分波するＷＤＭカプラ８の損失０．３ｄＢをさらに考慮し、−３．９ｄＢｍ（−８．４ｄＢｍ／ｃｈ）で高非線形ファイバ５に入射する。
【００１９】
Ｃ−Ｂａｎｄ  ＥＤＦ増幅器１６の利得は１１．４ｄＢで設計されており、Ｃ−Ｂａｎｄ  ＥＤＦ増幅器１６からの出力パワーは＋７．８ｄＢｍとなる。
一方、ラマン増幅器４内の、高非線形ファイバ５のファイバ長は約３ｋｍである。これは後方の１４７０ｎｍ、１４８０ｎｍ、１４９０ｎｍの波長のトータル励起光パワー６５０ｍＷ（＋２８ｄＢｍ）が高非線形ファイバに入射したときＬ−Ｂａｎｄの１５７０ｎｍ、１５８０ｎｍ、１５９０ｎｍの信号光がトータル約１２ｄＢの利得を得られる長さに相当する。信号光は高非線形ファイバ５中で増幅され、高非線形ファイバ後方のＷＤＭカプラ９を通ってラマン増幅器４を出射する。このときの出力パワーは（‐３．９ｄＢｍ）  ＋（１２ｄＢ）−（０．３ｄＢ）＝約＋７．８ｄＢｍである。
【００２０】
励起光パワーのレベルダイヤグラムを図４に示す。
励起レーザ１０の光出力は、ＷＤＭカプラ９の損失約０．３ｄＢを考慮し、高非線形ファイバ５においてＬ−Ｂａｎｄ信号光がトータル約１２ｄＢの利得を得るに必要な励起光パワー６５０ｍＷを供給するために、１４７０ｎｍ励起光が約２００ｍＷ、１４８０ｎｍ励起光が約２００ｍＷ、１４９０ｎｍ励起光が約２８０ｍＷの３波・トータルで約６８０ｍＷとする。この励起光はその出力パワーを一定に制御しているものとする。
高非線形ファイバ５の損失は、波長１４００ｎｍ帯で約０．５ｄＢ／ｋｍであり、高非線形ファイバ長３ｋｍでは約１．５ｄＢの損失となる。したがって信号光を増幅した後まだ残留している励起光パワーは（＋２８ｄＢｍ）−（１．５ｄＢ）＝＋２６．５ｄＢｍ＝約４５０ｍＷのパワーとなる。ここで、高非線形ファイバ５を透過した後に励起光を分離するＷＤＭカプラ８で受ける損失は約０．３ｄＢであるので、Ｃ−Ｂａｎｄ  ＥＤＦ増幅器１６へ励起光を再利用するための光配線である光ファイバ１１へは、（＋２６．５ｄＢｍ）−（０．３ｄＢ）＝＋２６．２ｄＢｍ＝約４２０ｍＷのパワーを送り込むことができ、Ｃ−Ｂａｎｄ  ＥＤＦ増幅器励起用の励起光として再利用することができる。
【００２１】
そして、本発明では、ＥＤＦ増幅器内で励起光を利用する際には所望のＥＤＦ増幅器の出力（ここでは、３波のＣ−Ｂａｎｄ信号光のトータル出力が＋７．８ｄＢｍ）となるように可変光減衰器１２にてそのパワーを制御している。励起光のパワー制御を行うことにより、ＥＤＦＡで最適利得を得ることができ、励起光パワーが入りすぎることにより起こる非線形現象防ぐことができる。
また、途中の伝送路の特性によって、本光中継器３に入力するＬ−Ｂａｎｄ信号光パワーとＣ−Ｂａｎｄ信号光パワーにレベル差があり、これを補正したい場合、可変光減衰器１２により励起光パワーを制御してＥＤＦＡ増幅器の利得を制御することによって、２つの光波帯の信号光出力を同一にして光中継器を出力させることができる。
【００２２】
ＥＤＦ増幅器１６を出力した＋７．８ｄＢｍのＣ−Ｂａｎｄ信号光と、ラマン増幅器４を出力した同じく＋７．８ｄＢｍのＬ−Ｂａｎｄ信号光とは、最後にＷＤＭカプラ１５によって合波され、光中継器を（＋７．８ｄＢｍ−０．３ｄＢ）×２＝＋１０．５ｄＢｍ  の出力で出射する。これにより、Ｃ−ＢａｎｄとＬ−Ｂａｎｄの光を一括増幅させることができる。
【００２３】
なお、上記の第２の実施形態の構成において、光アイソレータ７は光を一方向にのみに通すためのあらゆる素子・デバイスに置き換えることが可能である。
また、ＷＤＭカプラ１４は、の光との光が合波された信号光をＣ−ＢａｎｄとＬ−Ｂａｎｄの２つに分離することのできるあらゆる素子・デバイスに置き換えることが可能である。
また、ＷＤＭカプラ８は、励起光である１４００ｎｍ帯の光と１５５０ｎｍ帯の信号光とを分離することのできるあらゆる素子・デバイスに置き換えることが可能である。
また、ＥＤＦ増幅器への励起光パワー制御用可変光減衰器１２は、光のパワー減衰量を自由に変えることのできるあらゆる素子・デバイスに置き換えることが可能である。
また、ＷＤＭカプラ１５は、Ｃ−ｂａｎｄの光とＬ−Ｂａｎｄの光を合波することのできるあらゆる素子・デバイスに置き換えることが可能である。
【００２４】
本発明は、実施の形態を伝送システムにおける光中継器の場合について述べたが、解決すべき課題において述べたように実験や測定用を含む単体装置の光増幅器にも広く利用することができる。
また、ファイバラマン増幅と希土類添加光ファイバ増幅の２種の増幅効果を利用し、かつ希土類添加光ファイバ増幅の増幅特性を可変制御できる特徴を有しているので、広いスペクトルでの光信号のレベルの多様な制御が可能となる。
【００２５】
上記の実施形態の説明では、希土類添加光ファイバ増幅器は希土類元素としてＥｒを用いたＥＤＦ増幅器の場合を述べたが、増幅する信号光波長によっては、Ｔｍ、Ｐｒ、Ｎｄ等他の希土類元素を添加した光増幅媒体を用いても本発明は有効である。
また、光増幅媒体のホスト材は、石英系のみならず、テルライト系やフッ素化物系であってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ラマン増幅器で用いられた励起光をＥＤＦ増幅器で再利用することで、ＥＤＦ増幅器に用いられる励起レーザの代用をすることができる。
また、再利用励起パワーを可変減衰手段を用いて制御することによって、ＥＤＦ増幅器の増幅利得を最適にすることができる。
また、途中の伝送路の特性によって、本光中継器３に入力するＬ−Ｂａｎｄ信号光パワーとＣ−Ｂａｎｄ信号光パワーにレベル差があり、これを補正したい場合、ＥＤＦＡ増幅器の利得を制御することによって２つの光波帯の信号光出力を同一にして光中継器を出力させることができる。また、意図的にレベル差を与えることも可能である。
また、伝送システムにおける光中継器のみならず実験用も含む単体装置の光増幅器にも広く利用することができる。
また、ファイバラマン増幅と希土類添加光ファイバ増幅の２種の増幅効果を利用し、かつ希土類添加光ファイバ増幅の増幅特性を可変制御できる特徴を有しているので、広いスペクトルでの光信号の多様なレベルの制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成と信号光のレベルダイヤグラムを示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における励起光のレベルダイヤグラム示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の構成と信号光のレベルダイヤグラムを示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における励起光のレベルダイヤグラムを示す図である。
【図５】従来の光増幅器の構成を示す図である。
【符号の説明】
１    送信局
２    受信局
３    光中継器
４    ラマン増幅器
５    高非線形ファイバ
６    ＥＤＦ増幅器
７    光アイソレータ
８    ＷＤＭカプラ
９    ＷＤＭカプラ
１０    励起レーザ
１１    光ファイバ
１２    可変光減衰器
１３    スポットサイズ変換部
１４    ＷＤＭカプラ
１５    ＷＤＭカプラ
１６    ＥＤＦ増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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